Penemuan Elektron: Eksperimen Sinar Katoda Thomson

Sejauh ini, teori atom Dalton masih dianggap baik-baik saja, tetapi pertanyaannya tak terjawab: Terbuat dari apakah atom itu? Dalton sendiri tidak punya cara untuk menjawab pertanyaan ini, dan tidak sampai hampir seabad kemudian percobaan oleh ahli fisika Inggris J. J. Thomson (1856-1940) memberikan beberapa petunjuk. Eksperimen Thomson melibatkan penggunaan tabung sinar katoda. Seperti yang diilustrasikan pada Gambar, tabung sinar katoda adalah tabung kaca yang darinya udara telah dilepas dan di mana dua potongan logam tipis, yang disebut elektroda, telah disegel. Ketika tegangan yang cukup tinggi diterapkan pada elektroda, arus listrik mengalir melalui tabung dari elektroda bermuatan negatif (katoda) ke elektroda bermuatan positif (anoda). Jika tabung tidak sepenuhnya dievakuasi tetapi masih mengandung sejumlah kecil udara atau gas lainnya, arus yang mengalir terlihat sebagai cahaya yang disebut sinar katoda.

Selanjutnya, jika anoda memiliki lubang di dalamnya dan ujung tabung dilapisi dengan zat fosfor seperti seng sulfida, sinar melewati lubang dan menyerang ujung tabung, di mana mereka terlihat sebagai titik terang dari cahaya. (Faktanya, inilah tepatnya yang terjadi pada pesawat televisi.) Eksperimen oleh sejumlah fisikawan pada tahun 1890-an menunjukkan bahwa sinar katoda dapat dibelokkan dengan membawa magnet atau pelat bermuatan listrik di dekat tabung. Karena berkas dihasilkan pada elektroda negatif dan dibelokkan ke arah pelat positif, Thomson mengusulkan bahwa sinar katoda harus terdiri dari partikel bermuatan negatif kecil, yang sekarang kita sebut elektron. Lebih lanjut, karena elektron dipancarkan dari elektroda yang terbuat dari banyak logam berbeda, semua zat yang berbeda ini harus mengandung elektron.
Thomson beralasan bahwa jumlah defleksi berkas elektron oleh medan magnet atau listrik terdekat harus bergantung pada tiga faktor:
           Kekuatan medan magnet atau listrik yang membelokkan Semakin kuat magnet atau semakin tinggi tegangan pada pelat yang diisi, semakin besar defleksi.
           Ukuran muatan negatif pada elektron Semakin besar muatan pada partikel, semakin besar interaksinya dengan medan magnet atau listrik dan semakin besar defleksi.
           Massa elektron Semakin ringan partikel, semakin besar lendutannya. (Sama seperti lebih mudah untuk membelokkan bola Ping-Pong daripada bola bowling.)

Dengan hati-hati mengukur jumlah defleksi yang disebabkan oleh medan listrik dan medan magnet yang diketahui kekuatannya, Thomson mampu menghitung rasio muatan listrik elektron terhadap massanya — rasio muatan terhadap massa, e/m. Nilai modernnya adalah
di mana e adalah besarnya muatan pada elektron dalam coulomb (C) dan m adalah massa elektron dalam gram. Perhatikan bahwa karena e didefinisikan sebagai kuantitas positif, muatan (negatif) aktual pada elektron adalah Thomson hanya dapat mengukur rasio muatan terhadap massa, tidak mengisi atau massa sendiri, dan diserahkan kepada American RA Millikan (1868–1953) untuk merancang metode untuk mengukur massa elektron (Gambar 2.4). Dalam percobaan Millikan, kabut halus minyak disemprotkan ke sebuah ruangan, dan tetesan kecil dibiarkan jatuh di antara dua lempeng horisontal. Mengamati tetesan bola melalui lensa teleskopik memungkinkan untuk menentukan seberapa cepat mereka jatuh di udara, yang pada gilirannya memungkinkan massa mereka untuk dihitung. Tetes itu kemudian diberi muatan negatif dengan menyinari mereka dengan sinar X. Dengan menerapkan tegangan ke pelat, dengan pelat atas positif,
adalah mungkin untuk menangkal jatuhnya tetesan yang dibebankan ke bawah dan membuatnya tetap ditangguhkan. Dengan voltase pada pelat dan massa tetesan yang diketahui, Millikan mampu menunjukkan bahwa muatan pada tetesan yang diberikan selalu merupakan kelipatan e seluruh bilangan kecil, yang nilainya modern Mengganti nilai e ke dalam muatan Thomson - to-mass ratio kemudian memberikan massa m elektron sebagai 9,109 382 x 10-28 g:

Referensi:
McMurry, J. dan Fay, R. C . (2003). Chemistry. 4th .ed. Belmont, CA. : Pearson Education International.
Labels: Atom Molekul dan Ion

Thanks for reading Penemuan Elektron: Eksperimen Sinar Katoda Thomson. Please share...!

0 Comment for "Penemuan Elektron: Eksperimen Sinar Katoda Thomson"

Back To Top